DIY-Wassertropfenfotografie: ganz einfach mit dem Arduino 💧📸

Wassertropfen sind nicht nur Nass und fallen meistens vom Himmel herunter, es passiert ein physikalisches Wunder, wenn das kühle Nass was uns das Leben auf der Erde ermöglicht sich von dem Wasserhahn, der Regenrinne oder der Wolke löst und dann durch die Erdanziehungskraft mit einer Geschwindigkeit von 9,81 m/s2 sich Richtung Erdmittelpunkt bewegt und dabei durch die Luft in unserer Atmosphäre zu der rundlichsten Kugel auf der Welt geformt wird, um dann schließlich in einer Pfütze zu landen, wo es kleine Wellen auslöst die zusammen mit anderen Wellen von anderen Wassertropfen Interferenzen auslöst.

Ja, so emotional kann man Regen auch beschreiben…

Spaß beiseite. Wasser ist cool und Physik auch, deshalb wollten wir mal herausfinden, was man so alles an Wassertropfen erforschen kann. Dabei sind wir auf coole Dinge gestoßen, die wir euch nicht vorenthalten wollen.

Erstmal mussten wir einen Weg finden die Wassertropfen wie auf einem Stativ heruntertropfen zu lassen um diese dann zu fotografieren, deshalb haben wir uns folgende Konstruktion einfallen lassen

Am Anfang haben wir einfach Wassertropfen herunterfallen lassen, ganz ohne Technik und Schnick-Schnack. Dabei kamen wir zur der Erkenntnis, dass es sehr mühselig ist, im richtigen Moment den Wassertropfen fallen zu lassen und dazu ein Foto zu schießen. Natürlich könnte man ganz viele Fotos schießen, dies ist aber sehr ineffizient und zeitaufwändig, weil man erst die Fotos wo nichts drauf passiert auszusortieren müsste. Aus diesem Grund ist uns eine Arduino Magnetventilsteuerung in den Sinn gekommen, da man hier wie bei einer Blinksteuerung das Magnetventil sich öffnen und schließen lässt. So kann man im richtigen Moment ein Foto vom Wassertropfen schießen.

Hier sieht ihr unsere Magnetventilsteuerung samt Arduino.
Hinweis: bei manchen Magnetventilen braucht ihr einen Transistor mit zusätzlicher 12 Volt Stromversorgung, weil der Arduino diese Strommenge alleine nicht liefern kann.

Das Programm besteht aus einer einfachen Blinksteuerung wo man die Zeit in Millisekunden einstellen kann. Sobald eine Stromzufuhr besteht schließt das Magnetventil zeitgleich mit dem Blinken der LED vom Arduino:

voidsetup()

{

pinMode(13, OUTPUT);

}

voidloop()

{

digitalWrite(13, HIGH);

delay(200);

digitalWrite(13, LOW);

delay(200);

}

Um jetzt die Wassertropfen zu fotografieren könnt ihr einfach eine Intervallaufnahme starten oder auch eine Zeitlupenaufnahme. Um jetzt den Zeitpunkt zu erwischen wo das Magnetventil offen ist könnt ihr eine Aufnahme starten und die Zeit im Arduino IDE Programm auf eurem PC durchprobieren. Nebenbei guckt ihr euch die Ergebnisse euer Kamera an. Sobald ihr die gewünschte Zeitsteuerung erreicht habt, könnt ihr euch um die Belichtung und ISO-Einstellung der Kamera kümmern.

Belichtung sollte für detaillierte Aufnahmen so kurz wie möglich sein und der ISO für die schönen Details niedrig, aber dann müsst ihr auch für ausreichend Licht sorgen.

Durch die genaue Steuerung der Zeit konnten wir ein Foto machen wo sieht wie sich ein neuer Wassertropfen aus der Wasserschüssel nach oben begibt und sich zur Kugel formt
Hier kann man auf der Zeitlupenaufnahme sehen wie der Wassertropfen auf die Wasseroberfläche auftrifft

Wir sind dann später auf die Idee gekommen das Wasser mit einem fluoreszierenden Mittel zu vermischen und dieses dann mit Schwarzlicht zu beleuchten. Der Effekt: intensive Farben und mehr Details. Als Fluoreszenzfarbstoff könnt ihr gern Luminol nutzen, aber dies muss man sich meist bei einem Chemiehändler bestellen. Eine gute Alternative stellt Waschmittel dar. Waschmittel enthalten sehr oft optische Aufheller die durch die im Sonnenlicht vorhandene UV-Strahlung weiße Kleidung noch heller erscheinen lässt.

So sieht ein fluoreszierender Wassertropfen unter Schwarzlicht aus, kurz bevor er sich in den freien Fall begibt

Als Schwarzlichtquelle könnt ihr euch eine spezielle UV-Lampe kaufen oder ihr klebt auf einer Taschenlampe transparentes Klebeband welches ihr abwechselnd mit blauen und violetten Markern bemalt. Wir haben eine UV-Lampe genommen die in einem Gelnägelaushärtegerät installiert war.

Unter Schwarzlicht sieht das schon viel spektakulärer aus

Fun-Fact: Wasser ist nicht die ,,flüssigste´´ Substanz im Universum. Suprafluides Helium (Schmelzpunkt von Helium beträgt: -272,2 Grad Celsius) besitzt keinerlei innere Reibung und trotzt unsere normale Vorstellung von Flüssigkeiten. So besitzen suprafluide Stoffe keine Entropie und eine ideale Wärmeleitfähigkeit. Helium zu verflüssigen ist nur unter besonderen Laborbedienungen möglich.

Ich hoffe euch hat dieser Beitrag gefallen und solltet ihr euch selbst an der Wassertropfenfotografie probieren wollen dann schickt uns gerne eure Ergebnis auf Instagram. 😁